上海技物所胡偉達(dá)研究員與復(fù)旦大學(xué)周鵬教授合作在范德華爾斯異質(zhì)結(jié)室溫紅外探測(cè)與仿生動(dòng)目標(biāo)探測(cè)領(lǐng)域中取得了進(jìn)展。
在室溫紅外探測(cè)方面，首次提出了基于范德華爾斯單極勢(shì)壘結(jié)構(gòu)的紅外探測(cè)器，突破了傳統(tǒng)材料的晶格匹配與能帶匹配的限制。上海技物所團(tuán)隊(duì)巧妙地構(gòu)建了一種天然屏障的能帶結(jié)構(gòu)，只阻擋“有害的”暗電流成分，卻讓“有益的”光電流可以順暢通過(guò)，因而在不削弱光響應(yīng)的情況下有效抑制暗電流，提高探測(cè)器信噪比和工作溫度。在室溫下，中波紅外峰值黑體探測(cè)率達(dá)2.3×1010cmHz1/2W-1。目前只有極少數(shù)的二維材料紅外探測(cè)器可以呈現(xiàn)出黑體響應(yīng)，該項(xiàng)工作實(shí)現(xiàn)了二維材料進(jìn)入紅外應(yīng)用領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)突破。成果以“Unipolar barrier photodetectors based on van der Waals heterostructures”為題發(fā)表在Nature Electronics上。
進(jìn)一步，在仿生動(dòng)目標(biāo)探測(cè)方面，上海技物所團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了更為復(fù)雜的三維垂直堆疊范德華爾斯異質(zhì)結(jié)，提出了“ALL IN ONE”器件，實(shí)現(xiàn)了集探測(cè)、存儲(chǔ)和計(jì)算（即感存算）為一體的原型器件。將具有雙極性以及可見(jiàn)-近紅外探測(cè)的硒化鎢作為浮柵，通過(guò)電子空穴雙存儲(chǔ)模式在單一器件內(nèi)同時(shí)獲得了正負(fù)光存儲(chǔ)特性，并實(shí)現(xiàn)了線(xiàn)性度良好的正負(fù)多態(tài)存儲(chǔ)。該正負(fù)多態(tài)存儲(chǔ)恰好對(duì)應(yīng)了視網(wǎng)膜神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的ON/OFF特性?；谶@種類(lèi)視網(wǎng)膜神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，展示了“ALL IN ONE”器件的時(shí)間差分處理能力，首次實(shí)現(xiàn)了動(dòng)目標(biāo)探測(cè)演示。該成果以“All-in-one two-dimensional retinomorphic hardware device for motion detection and recognition”為題發(fā)表于Nature Nanotechnology上。
上述工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委、科技部、中科院、上海市科委的經(jīng)費(fèi)支持。
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41928-021-00586-w
https://www.nature.com/articles/s41565-021-01003-1
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